數字化變電站繼電保護測試技術研究

崔 曉，柳貴東，熊 宇，曾貴娥（通訊作者）

（廣東白云學院 廣東 廣州 510450）

1 引言

伴隨著科學技術的不斷發展和進步，數字化變電站已經成為電力系統不可或缺的一部分，利用數字化處理技術對電壓參數、電流方向、電能分配等工作予以實時性控制，不僅能提升工作效率，還能優化電能輸送管控工作的規范化水平。因此，要配合完整的繼電保護體系，維持數字化變電站日常運行的科學性。

2 數字化變電站繼電保護概述

在數字化變電站繼電保護體系中，要結合規范要求和標準落實基礎框架模式，發揮相應裝置的特點和優勢作用，共建完整的繼電保護應用運行流程，按照標準化內容依次開展具體工作，從而真正意義上打造運行合理且安全的數字化變電站監管平臺。

2.1 數字化變電站繼電保護架構模式

數字化變電站中，基于IEC61850以及通信規范的相關要求，利用智能一次設備和網絡化二次設備分層完成組合，并且能在打造電氣設備信息共享體系的同時，建構完整的現代化互操作控制結構，能實現數據采集數字化管理、信息應用集成化管理以及系統緊密化控制的目標，維持應用效率的最優化[1]。

另外，數字化繼電保護裝置接口的實現也是關鍵，借助電子式互感器收集信息和數據，然后完成數字化處理，匯總信息關鍵點的同時，保證關聯信息應用的合理性，依據合并單元轉化過程，就能輸出正確格式的數據信息。最關鍵的是，相較于傳統的變電站保護機制，數字化變電站繼電保護架構模式最大的優勢就是能利用合并單元的光纖完成傳輸處理，減少A/D變換插件數量，提升資源利用率。

2.2 數字化變電站繼電保護裝置特點

繼電保護裝置是在電力系統電力元件或整個系統內部出現故障時形成的告警模式，或直接利用匹配的技術方案對斷路器發出跳閘指令，避免故障的蔓延，所以，配置機電保護裝置的過程中，就要結合數字化變電站的實際情況以及保護裝置的具體特征落實合理的方案。

首先，數字化裝置中數字電路的基本構成是微處理器[2]。

其次，核心單元的接口具有多樣化特點，為了保證應用效果和處理水平，就要借助電子式互感器作為傳遞信息和數據收集的介質，從而維持機電保護裝置應用的規范性。

最后，數字化裝置是借助數字信號傳送模式完成電壓的輸送，并且配合轉化處理，結合需求輸送格式獲取正確的數據信息，保證光纖實現傳輸的效果，緩解變換插件等工作負荷帶來的壓力。

3 數字化變電站繼電保護技術應用

在數字化技術不斷發展的時代背景下，繼電保護技術實現了全面推廣，旨在提升數字化變電站應用水平，打造更加科學合理且安全的運行環境，從而維持數字化變電站應用效率，建構完整的電力輸送控制平臺，實現經濟效益和社會效益的和諧統一。

3.1 新型互感器技術和智能型開關單元

在傳統的變電站管理工作中，主要采取的設備是內部CT和PT模式，而在數字化變電站大范圍修建的基礎上，傳統保護裝置已經逐漸被互感器取代，能建立更加合理且高效的信息匯總控制模式，并且能將較高的電壓和較大的電流情況轉變為數字型信息內容，利用以太網完成數據處理和數據輸出控制。

另外，數字化變電站繼電保護裝置中，斷路器內部也會安裝基于二次系統的新型傳感器，并且配合微機模式，有效結合電力電子技術基礎，充分發揮光纖網絡的作用，從而建立控制和保護匹配的指令模式，進一步完成對數字化接口間信號傳達的操控處理，有效提升信息傳遞質量和接收效果[3]。

除此之外，新型互感器技術和智能型開關單元的大范圍應用推廣，也為變電站系統安全性、可靠性的優化提供了保障，能實現多元管控目標，維持數字化變電站繼電保護工作的規范性。

3.2 動態仿真系統

依據智能變電站的基本要求，建構以數字化變電方式為根本的功能體系，并且兼具自動化和信息化屬性。最關鍵的是，為了有效對內部二次設備予以約束管理，就要匹配完整且系統化的檢測方案，確保數字化變電站和數字化設備都能高效運行。

利用動態仿真系統能仿真模擬事故，并且為操作者提供實時性演練的具體場景，還能配合對應的控制模塊完成數字化變電站系統運行方式的仿真模擬，進一步完成自動化監控系統內二次設備自動發送模擬信號處理，確保能對變壓器、母線等設備予以保護和監控，維持綜合管理效果，實現多元管控目標[4]。

3.3 通信功能網絡化

數字化保護的功能性較強，從數字化變電站全站統一數據平臺的角度分析，配合GOOSE通信技術，就能使用更加完整的數字化保護使用合并單位，維持實時性管理和信息共享性控制，打造多元合并處理模式。

其中，過程層主要涉及智能操作機構和合并單元，前者負責建立完整的操作指令對策，后者則是實現采集數據的匯總，這就能為整個數字化變電站設備信息數據共享提供保障，提升數據傳輸以及數據處理的時效性，維持綜合應用效率。例如，在間隔配置較多的數字化變電站，要建立母線保護模式，在傳統的配置體系中，一般是增加CT/PT完成海量數據的匯總處理，這就會增加能耗問題，而在數字化變電站中，過程層匹配GOOSE網絡體系，建立完整的數據采集和開關量分析模式，配合網絡中的處理單元，就能完成初步處理，在CPU的輔助下，就能完成告警處理、跳閘指示處理等，有效提升數字化變電站繼電保護的時效性[5]。

除此之外，在通信網絡化不斷發展的時代背景下，通訊技術也在全面提升，為了保證更大規模變電站繼電保護站域保護內容和網絡化保護內容的規范性，要充分發揮通信網絡化的應用優勢作用，結合數字化、智能化以及網絡化發展特征，匹配有機統一的共享模式，真正意義上打造智能化分析和狀態輸出處理。

3.4 元件化軟件

在數字化變電站繼電保護體系中，裝置軟件元件化特征非常突出，尤其是在中低壓領域，相較于傳統體系中具有風險性的升級和維護過程，元件化處理模式能打造更加靈活且科學的程序裝置體系，保證升級的可靠性。尤其是在數字化環境中，利用高級語言，就能合理封裝保護功能，從而形成多元模塊管控體系，維持功能元件庫的管理效果，不僅能提升裝置對現場的適應能力，還能減少新產品開發以及升級更換程序等不確定因素造成的影響，為軟件平臺應用處理提供保障，并且提升設備兼容性和互操作性。

4 數字化變電站繼電保護調試建議

依據數字化應用要求和規范，在落實數字化變電站常規化管理方案的基礎上，要整合繼電保護調試流程，按照規范標準維持調試細節和操作體系的科學性，最大程度上優化調試效果。要從配置模塊調試處理工序入手，對變壓器差動保護測試予以調控分析，維持對應調試流程的合理性。

4.1 配置模塊

數字化測試儀的輸入輸出模式較多，要利用光纖連接搭配硬接線連接的方式完成測試元件和被測試裝置的連接，復雜性較高，在不同模式下，輸入輸出都要建立精確配置機制。

例如，在測試儀配置的過程中，相關參數如下：①模擬量輸出方式為SMV輸出；②可控SMV通道為12、開關量輸入虛通道數量為0、開關量輸出虛通道數量為0；③測試儀標識和測試儀地址均處于關聯狀態；④利用導入測試儀配置和導出測試儀配置完成配置過程；⑤可添加導入被測裝置配置文件。然后就能獲取相匹配的通道數，了解顯示名稱和顯示量綱，獲取SMV狀態下計算系數和通道描述內容。若是要利用手動測試，見圖1。

圖1 手動測試示意圖

除此之外，還要配置GPS模塊，配合測試儀專用9芯數據線連接模式，當模塊鎖定4顆以上衛星，就能點亮指示燈LOCK，在測試儀同步試驗準備工作結束后，利用兩端測試儀完成故障模塊的觸發，有效進入故障分析和評估狀態，更好地配合檢驗人員完成相應工作，提升同步試驗分析的規范性，為數字化變電站繼電保護測試工作的順利開展提供保障。

4.2 變壓器差動保護測試

對于變電站而言，變壓器是非常關鍵的元件之一，為了保證整體測試分析工作順利落實，就要結合差動保護測試的具體標準和內容要求，完善相關工作。因為多個光纖以太網輸出SMV報文，所以，一臺測試儀即可完成測試工作，要利用專用變壓器差動測試菜單，建立快速定制測試模式，在IEC61850-9-1/2支持下分析模擬量和GOOSE開關量。見圖2。

圖2 差動測試

除此之外，還能借助合并器對輸出的SMV報文予以監控，自動解析報文信息，從而保證數字化變電站繼電保護現場檢測工作的合理性和規范性。

5 結語

綜上所述，依據我國數字化變電站發展現狀可知，數字化和網路自動化智能電網系統的發展將成為主要趨勢，為了保證其應用效果，要建立分階段和規劃設計體系，維持綜合管控效率，從而提升數字化變電站運行發展水平，實現數字化變電站可持續發展的目標。